不同有机体系的混凝特征研究:以硫酸铝为例

选择牛血清蛋白和腐殖酸作为实验对象,考察了硫酸铝投加量和p H对两种有机体系有机物去除率、电荷性质以及絮体性质(粒径分布、分形维数和沉降性)的影响.实验结果发现,硫酸铝混凝对腐殖酸的去除效率要高于BSA,当硫酸铝投加量为5 mmol·L-1时,两种体系中DOC的去除率均达到最高.电中和在腐殖酸的混凝去除过程中占主导地位,而吸附架桥是BSA去除的主要机理.对于两种有机体系,随着硫酸铝投加量的升高,絮体粒径逐渐减小,而分形维数增大.相比腐殖酸体系,BSA混凝形成絮体粒径大但分形维数更小,同时絮体沉降性较差.此外,两种体系中DOC去除率在p H值等于6时均达到最高.同时,当p H值从5上升到9的过程中,BSA体系粒径逐渐增加;而在腐殖酸体系中,在p H值小于6时,絮体成长平衡时间延长,同时平衡后絮体粒径要明显大于p H值大于7条件下形成的絮体.     

不同泥龄下活性污泥絮体性状的研究

采用序批式反应器对不同泥龄下污泥絮体的化学性状(胞外聚合物成分及含量)、物理性状(表面电荷)、形态性状(粒度分布、分形维数)等进行了对比研究.结果表明:泥龄对胞外聚合物总量及各组分含量的影响规律并不明显;多糖/蛋白质愈大,污泥絮体表面电负性愈强;污泥絮体的平均粒径随泥龄的延长呈逐渐减小的趋势,且粒度分布愈来愈均匀;不同泥龄下,污泥絮体形态结构亦不相同,泥龄短时,絮体表面粗糙,结构开放疏松;泥龄长时,絮体表面平滑,结构紧凑;随着泥龄的增大,絮体分形维数逐渐增加.由于不同泥龄下所表现出的污泥絮体性状的差异,直接影响了污泥的絮凝和沉降性能.     

阳离子型聚丙烯酰胺投加量对絮体性状特征的影响

应用激光粒度仪、影像分析及沉降分析技术研究了阳离子型聚丙烯酰胺(PAM)对混凝过程絮体的粒度、强度及分形维数等微观特性及絮体沉降速率的影响.结果表明,絮体的粒度、强度及分形维数等微观特性与阳离子型PAM的投加量有关,存在一个PAM的最佳投加剂量.在此最佳投加剂量下,系统内絮体的粒度与强度最大、分形维数最小、絮体沉降速率最大.     

温度对海水微絮凝-超滤工艺的影响

采用微絮凝-超滤工艺处理不同温度的海水,研究了温度对有机物的去除效果、絮体特性以及超滤膜通量的影响规律.以三氯化铁为絮凝剂,分析了微絮凝-超滤对海水UV254、DOC及三维荧光光谱的影响,监测了不同海水温度下微絮凝过程中产生絮体的絮凝指数、分形维数等特性,考察了微絮凝对超滤膜污染的减缓作用.实验结果表明,当FeCl_3投加量为1.0 mg·L~(-1)时,对5℃、10℃、15℃、20℃海水的UV254去除率分别为84.4%、81.3%、78.1%、71.9%,DOC去除率分别为81.8%、75.8%、65.0%、57.5%,微絮凝-超滤工艺对低温海水的去除效果优于常温海水,可去除海水中的芳香族蛋白类和腐殖酸类有机物;温度对絮凝指数FI的影响较小,说明其不同温度下微絮凝形成的絮体粒径变化不大;但低温海水形成的絮体分形维数要小于常温海水,说明低温海水的絮体结构更加疏松,疏松的絮体结构更有利于减缓后续超滤膜通量的下降.     

分形理论及其在混凝研究中的应用

随着人们对分形理论研究的深入,其在混凝研究中的应用日趋广泛.分形理论的出现使人们更清楚地认识了混凝过程中出现的复杂现象及无规则形态,从而为今后对混凝过程的进一步研究提供了有力工具.该文不仅对分形理论的基本知识进行了简单地介绍,并且还对其在絮体形态学和混凝动力学方面的研究应用进行了阐述,同时列举了分形维数在混凝工艺中的具体应用实例,最后提出了目前存在的问题及自己的见解.图1,参21.     

典型pH条件下水中离子对腐殖酸絮凝体构造的影响

分析评价了几种典型化学条件对腐殖酸絮凝体构造的影响.研究结果表明,在pH=5.0低投药量下以共聚络合为主要混凝机理所形成的絮凝体结构密实,粒径分布均匀,强度大.而pH=5高投药量以及pH=7.0两种情况下的混凝机理都是以吸附和网扫絮凝为主,此时形成的絮凝体构造特征相似,尽管尺寸较大,但是结构松散,强度较小.针对水中常见的主量阴阳离子,分析探讨了典型离子对絮凝体构造特征的影响.研究表明,Cl-在腐殖酸水样中的存在对絮凝体构造基本没有影响,而SO24-和SiO23-在水样中的存在可使腐殖酸絮凝体尺寸增加0.05—0.13 mm左右,但结构比较开放松散,同时絮凝体的黏结力(即抗剪切力)大大削弱,降低了约0.018—0.047 N·m-2,并且SO24-对腐殖酸絮体构造的影响大于SiO23-对其的影响.然而,引入阳离子会对絮凝体的构造起到不同程度的改善作用.其中以Ca2+、Mg2+为代表的高价阳离子对絮凝体构造影响较大,形成的絮凝体结构密实,尺寸较大,抗剪切能力强.高价阳离子的存在会使絮凝体的粒径增加0.08—0.15 mm,抗剪切力增加0.002—0.013 N·m-2,而以K+、Na+为代表的低价阳离子对絮凝体构造的影响较小.     

高浓度聚合氯化铁混凝剂的净水效果

采用共聚方法制备聚合氯化铁混凝剂．试验了它对模拟水的除浊和脱色效果,对高、中、低浊度的地表水以及炼油废水的处理效果．实验结果表明：与FeCl3相比,聚合氯化铁(PFC)具有更好的除浊、脱色效果,COD去除率、除油率的效果大大提高;W／Fe摩尔比对PFC混凝效果的影响不尽相同,在实际水处理中,应根据处理对象的不同,选择合适的参数以达到最佳的混凝效果．     

絮凝体的DLA分形模拟及其分形维数的计算方法

运用有限扩散凝聚(DLA)模型对絮凝体的成长过程进行了二维模拟.模拟絮凝体分别采用密度函数法、回转半径法、图像分析法进行分形维数计算,分形维数均随模拟絮凝体尺寸的增大而减小.三种计算方法的结果显示,密度函数法和回转半径法得到的分形维数基本相当,但图像分析法所得到的分形维数较小,约为密度函数法和回转半径法所得到的分形维数的0.8左右,其原因可能是图像分析过程中计算机对图像的识别误差所致.以DLA模型模拟得到的絮凝体内部的孔隙率随絮凝体尺寸的增大而增加.絮凝体中孔隙率的增加是絮凝体密度减小、结构松散的主要原因,也是絮凝体分形维数降低的主要因素.     

不同染料化合物在颗粒活性炭上的分形吸附规律

研究了颗粒活性炭对6种染料的吸附特征,结果表明,它们的吸附等温线均符合Ffendlich方程;由此计算出颗粒活性炭的表面分形维数均处于2到3之间．不同染料吸附时计算出的分形维数不同,吸附染料过程是在分形表面上发生的反应．吸附动力学过程分为快速吸附和慢吸附两个阶段,而且溶液中剩余染料的浓度变化动力学符合方程：Cout∝t^-α,表明该过程具有类分形动力学特征;并由指数α计算上述动力学反应的分形维数D．在实验的温度范围内,6种染料的吸附量和速度均随着温度的升高而增加;绿色染料吸附时的类分形动力学参数指数α和分形维数D也随之升高,而其它染料不呈现类似的规律．     

红土复合聚合氯化铝以及三氯化铁去除水华藻类的研究

采用红土复合聚合氯化铝（PAC）以及三氯化铁（FeCl3）制得的复合絮凝剂对水样中的藻类絮凝沉降效果进行了研究。结果表明,与PAC复合FeCl3混凝剂不同,红土的加入可增加絮体的密实度,加快絮体沉降速度,沉淀后的絮体在微扰动下不再漂浮上升从而有效提高除藻效果。采用正交试验探讨了复合絮凝剂除藻的最优配比,用混凝剂（红土：PAC：FeCl3=50mg：8．75mg：17．5mg）处理水样,1h后水样浊度由22．35NTU降至1．85NTU,浊度去除率为91．72％。讨论了温度、pH值等因素对除藻效果的影响,并对除藻机理进行了初步的探讨。     

铝、铁聚合机理初探

向聚合氯化铁预聚体中缓慢加入Al3+离子和碱化剂制备铝、铁共聚物(CPAF);红外图谱和27Al核磁共振图谱解析、XRD相结构分析说明、Al3+、Fe3+离子进行了有效的共聚;聚集态形貌特征表明所制备的CPAF集中了聚合氯化铝(PAC)和聚合氯化铁(PFC)的优势形态,即聚集体细长,规整,尺寸较大且均匀;单分子分布形态的粒径测定结果表明,聚合度的大小顺序为:PAC>CPAF>PFC.     

飞灰残炭分形特征对汞吸附反应的影响

在残炭汞吸附模拟试验的基础上,采用分形理论,研究了飞灰残炭物理结构的分形特征及其对残炭汞吸附反应的影响,残炭的比表面积与残炭及其炉前煤的分形维数大致呈正相关关系．汞的吸附量不仅同其比表面积相关,而且与分形维数有关．     

退耕还湖后安庆沿江湿地土壤颗粒分形特征

以安庆沿江不同退耕还湖方式(白荡湖区,低坝高网式养鱼;菜子湖区,自然恢复湿地)和不同历史利用方式(水耕和旱耕)的湿地土壤为研究对象,分析退耕还湖后湿地土壤的颗粒分形特征变化。结果表明,退耕还湖后白荡湖区湿地土壤颗粒分形维数和<0.01 mm粒径颗粒含量降低,且历史水耕湿地土壤颗粒分形维数降幅小于历史旱耕湿地;菜子湖区湿地土壤颗粒分形维数和<0.01 mm粒径颗粒含量升高,且历史水耕湿地土壤颗粒分形维数增幅大于历史旱耕湿地。2个湖区湿地土壤颗粒分形维数与土壤细黏粒、粗黏粒和细粉粒含量呈显著正相关(P<0.01),与粗粉粒、细砂粒和粗砂粒含量呈显著负相关(P<0.01),与土壤有机质、全磷和有效氮含量呈显著正相关(P<0.05),土壤颗粒分形维数和土壤养分含量的聚类分析结果总体相似。土壤颗粒分形维数可作为评价退耕还湖后湿地生态恢复过程中土壤演变状况的重要参考指标。     

氧化法制备聚合氯化铁絮凝剂的氧化速率及其形态分布

采用氧化法制备聚合氯化铁絮凝剂，论述了不同亚铁溶液中氧化水解动力学、氧化过程PH值变化以及不同反应过程对聚合氯化铁形态分布的影响；结果表明，氯化亚铁溶液的氧化速率主要受溶液的含酸量和三价铁离子的水解聚合反应的协同效应的影响，当溶液酸量达到最低点时，亚铁氧化速度也将降至最慢；通过形态分布、稳定性及氧化速度的研究确定了制备聚合氯化铁的最佳条件。     

混凝-超滤预沉积对去除腐殖酸的影响

探索利用在膜表面经过混凝预处理,调节膜-颗粒物作用行为的机制,从而改进超滤膜的净水效果是本文的研究核心.研究通过将AlCl_3及Al_(13)两种混凝剂形成的絮体以自然沉降的方式预先沉积在超滤膜表面,考察了对腐殖酸(HA)的去除情况及膜的净水行为.结果表明,使用Al_(13)混凝剂在膜表面沉积的絮体能更好的去除HA,并在一定程度上缓解膜污染,而使用AlCl_3则会加强膜污染现象.随着Al_(13)混凝剂投加量从0.08 mmol·L~(-1)增加到0.18 mmol·L~(-1)时,对HA的去除率也从26%升高到34%,并在超滤膜表面形成预沉积层.在较高投加量0.18 mmol·L~(-1)时,Al_(13)混凝剂在膜表面形成的絮体分形维数(2.45)较AlCl_3(2.29)大,但Al_(13)形成的絮体粒径(300 nm)小于AlCl_3形成的絮体粒径(600 nm),致使在膜表面形成的沉积层相对致密.Zeta电位分析结果表明,Al_(13)混凝剂较AlCl_3混凝剂具有更高的正电荷,较易吸附负电性的HA分子,因此去除HA效果更好,提高膜通量程度更大.     

杉木人工林不同经营模式树冠的分形特征

对杉木纯林、杉木拟赤杨混交林、杉木观光木混交林的不同树种冠幅的分形维数进行计算和比较 .结果表明 :杉木观光木混交林中杉木种群冠幅分形维数 >杉木拟赤杨混交林中杉木种群冠幅分形维数 >杉木纯林冠幅分形维数 ;杉木观光木混交林中观光木种群冠幅分形维数 >杉木拟赤杨混交林中拟赤杨种群冠幅分形维数 .说明杉木混交林种间竞争小 ,而杉木种内竞争激烈 ,同时杉木同观光木之间的种间竞争小于杉木同拟赤杨之间的种间竞争 .图 4表 2参 16     

铁盐类无机有机复合絮凝剂的水解特性及脱色效能

研究氯化铁(FeCl3)-二甲基二烯丙基氯化铵均聚物(PDMDAAC)和聚合氯化铁(PFC)-二甲基二烯丙基氯化铵均聚物(PDMDAAC)复合絮凝剂的水解历程、水解产物的特性和电荷特性,考察絮凝剂的水解对脱色效果的影响.结果表明,复合絮凝剂与FeCl3和PFC相比,具有水解速度快,水解稳定期长,表面电荷高,pH适用范围广的特点.     

聚合铝絮凝动态过程研究

本文采用新型动脉动絮凝检测技术，测定了不同碱化度（Ｂ值）的聚合铝凝聚絮凝过程中絮集物颗粒的形成与增长过程的动态变化差异，结果表明，该技术对监测凝聚絮凝过程中絮集物的形成与增长是十分敏感的，絮凝指数（Ｒ）可在线地反映絮集物动态增长过程的变化，高碱化度聚合铝（Ｂ＝２．５），比低碱化度聚合铝及氯化铝具有更快的絮凝絮凝速度和形成更大的絮集物颗粒，通过絮凝指数的测定，并结合剩余浊度和ζ电位测定数据，为深入了     

活性污泥的絮体结构模型

采用Motic数码显微镜观察SRT为3 d和15 d的活性污泥絮体以及它们的LEPS和TEPS絮凝污泥悬浮液形成的生物絮体的结构。结果表明,高SRT（15 d）活性污泥絮体较低SRT（3 d）活性污泥絮体的颜色深且密实;同一活性污泥中,内层的絮体结构较外层的絮体结构密实,细菌细胞与菌胶团之间的结合更为紧密。最后,结合絮体结构图片,从大分子作用力的角度,提出了活性污泥絮体结构模型,以形象地描述不同SRT活性污泥EPS及其表面性质变化对活性污泥絮凝沉降性能的影响。     

燃煤飞灰粒径分布函数的分形特征及其对吸附性能的影响

应用分形几何原理,研究了飞灰颗粒的粒径分布特征及其粒径的分形分布函数,并将分形维数作为描述飞灰颗粒粒径分布的特征参数,从而建立了飞灰粒径分布特征及其与重金属吸附能力的量化关系.应用分形分布函数讨论了不同粒径分布的飞灰颗粒对燃煤烟道气中汞的自吸附脱除效应.利用粒径分布分维数可以定量研究不同粒径分布的飞灰颗粒系统中重金属污染物的吸附能力.